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不同系杆形式部分组合框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

不同系杆形式部分组合框架-钢板剪力墙结构抗震性能研究

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作者：侯同飞西安建筑科技大学

学位级别：硕士

部分组合柱(PEC)与钢板剪力墙组合成为一种新型结构体系—部分组合框架-钢板剪力墙结构体系,该结构体系协同工作性能良好,具有稳定的滞回性能。本文在传统横向系杆PEC柱钢板剪力墙结构的基础上,通过引入交叉系杆PEC柱,提出一种新型PEC... 详细信息

部分组合柱(PEC)与钢板剪力墙组合成为一种新型结构体系—部分组合框架-钢板剪力墙结构体系,该结构体系协同工作性能良好,具有稳定的滞回性能。本文在传统横向系杆PEC柱钢板剪力墙结构的基础上,通过引入交叉系杆PEC柱,提出一种新型PEC柱钢板剪力墙结构,即交叉系杆PEC柱钢板剪力墙结构。相比于横向系杆PEC柱,交叉系杆PEC柱对混凝土的约束作用更强,提高了柱内高约束混凝土的作用区域,可以为钢板剪力墙结构提供较好的锚固作用。此外,本课题将以试验研究和有限元数值模拟为主要研究手段,对不同系杆形式(横向系杆和交叉系杆)PEC柱钢板剪力墙结构的抗震性能进行对比研究,在此基础上,了解并分析不同边缘柱形式(包括纯钢柱、钢管混凝土柱和PEC柱)、不同壁厚形式的竖向边缘构件钢板剪力墙结构的抗震性能,主要内容如下:(1)通过有限元软件模拟及理论分析,对比分析系杆间距、翼缘宽厚比以及系杆直径等因素对不同系杆形式(横向系杆和交叉系杆)PEC柱轴向承载能力的影响,并在现有PEC柱轴向承载力计算公式的基础上,考虑系杆对PEC柱轴向承载能力的影响,进行PEC柱轴向承载力公式推导。(2)对一种新型结构-交叉系杆PEC柱钢板剪力墙试件进行拟静力试验研究,并增加一个横向系杆试件作为对比试件。通过对比两个试件的试验结果,研究不同系杆形式PEC柱对钢板墙结构抗震性能的影响,同时考察新型结构的变形发展和破坏模式。(3)基于试验研究,利用ABAQUS有限元软件对两个试件进行了数值模拟分析,对比有限元模型与试验试件的承载力、刚度、耗能和延性等抗震性能指标,即通过有限元分析结果与试验结果的对比,验证所建立有限元模型的可信性。(4)在柱横截面积、含钢率等相同条件下,对不同薄壁竖向边缘构件钢板剪力墙结构进行有限元模拟,如纯钢框架-钢板剪力墙结构、方钢管混凝土柱框架-钢板剪力墙结构以及PEC柱钢板剪力墙结构,分析不同柱形式对钢板剪力墙受力机理、破坏模式、滞回性能、强度、刚度等性能指标的影响,对各种柱的应用提出设计建议。

关键词：部分组合框架交叉系杆钢板墙抗震性能破坏模式轴压性能

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